JPH03276067A - Composite device for measuring substance in liquid - Google Patents

Composite device for measuring substance in liquid

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Publication number
JPH03276067A
JPH03276067A JP6952490A JP6952490A JPH03276067A JP H03276067 A JPH03276067 A JP H03276067A JP 6952490 A JP6952490 A JP 6952490A JP 6952490 A JP6952490 A JP 6952490A JP H03276067 A JPH03276067 A JP H03276067A
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JP
Japan
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layer
sample
liquid
reaction
reaction zone
Prior art date
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Application number
JP6952490A
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Japanese (ja)
Inventor
E Coen Raymond
レイモンド・イー・クーン
H Macdonald Gene
ジーン・エイチ・マクドナルド
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ENVIRONMENT DIAGNOSTICS Inc
Original Assignee
ENVIRONMENT DIAGNOSTICS Inc
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Publication date
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Publication of JPH03276067A publication Critical patent/JPH03276067A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To obtain a composite device for measuring substance in liquid which can be used at a site or in the field where an objective substance is present by passing through at least first and second porous material layers abutting each other, one or more material receiving region in the device, the second layer and a liquid channel therein. CONSTITUTION: In a double layer device 10, a first upper porous material layer 20 has a sample port 16 while a second lower porous material layer 11 has a discharge port 19, and communicating with the member 11 through an interface 14. The sample port 16 is surrounded by a liquid barrier means 13 and the members 20, 11 may be made of same material or not, may have identical porosity or not and/or may have identical sucking action or not. Consequently, a portable device is obtained wherein a visible color change takes place substantially upon throwing in of an inspection sample and a measurement can be read out remotely with eyes without requiring instrumental measurement.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、液状媒体内の物質の存在を測定するための診
断検査デバイスに関するものであり、更に詳しく述べる
と、液体とくに生物学関連、産業関連、又は農業に関連
する液体中の免疫学的、生提供に関する。尚更に詳しく
述べると、本発明は、斯かる物質を迅速に検出して、読
み取り装置がなくとも結果を測定できる多層デバイスの
提供に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a diagnostic test device for determining the presence of a substance in a liquid medium, and more particularly to a diagnostic test device for determining the presence of substances in liquid media, particularly in biological and industrial applications. related to, or related to, immunological, live provision in liquids related to agriculture. Still more particularly, the present invention relates to the provision of a multilayer device capable of rapidly detecting such substances and measuring the results without a reading device.

〈従来の技術〉 診断検査の分野では、複雑な放射線免疫測定法(ラジオ
イムノアッセイ法〉及び酵素免疫測定法の使用から単一
カード型デバイスの使用へと展開してきた。一般に、野
外条件下て分析対象物質の測定かできるよう、装置を必
要とせずに斯かるデバイスの読み取り可能性を向上させ
、かつ、該デバイスを短時間で読み取り可能にすること
が求められてきた。検査系に単純さと便利さの要素を導
入するよう、検査の実施に要するステップ数を短縮する
ことも試みられてきた。
BACKGROUND OF THE INVENTION The field of diagnostic testing has evolved from the use of complex radioimmunoassays and enzyme immunoassays to the use of single-card devices, which are typically analyzed under field conditions. There has been a need to improve the readability of such devices without the need for equipment and to make the devices readable in a short time in order to be able to measure target substances. Attempts have also been made to reduce the number of steps required to perform a test by introducing an element of security.

持ち運び可能で、検査試料の投入とほとんど同時に目に
見える色変化を起こし、装置による計測を必要とせずに
離れた場所で肉眼により読み取り可能な検査デバイスが
あれは実に有益であろう。
A test device that is portable, produces a visible color change almost immediately upon introduction of the test sample, and can be read by the naked eye at a remote location without the need for instrument measurements would be of great benefit.

検査の実施に多数のステップを必要としないシステムが
あれば、特に検査結果の読み取り時間を短縮できて便利
さを劇的に増大できるよう多数の洗浄ステップ及び長い
インキュベーション時間をなくすこと、ができれば有益
であろう。
It would be beneficial to have a system that did not require a large number of steps to perform the test, especially by eliminating the large number of washing steps and long incubation times, which would dramatically increase the time and convenience of reading test results. Will.

(発明が解決しようとする課題〉 本発明の一目的は、現場や野外等、検出対象物質がある
その場所で使用可能な検査デバイスを提供することであ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) One object of the present invention is to provide a testing device that can be used in a place where a substance to be detected is present, such as on-site or outdoors.

本発明の更なる目的は、試料の添加後、他に特別なこと
を殆ど若しくは全く何もせずとも、そのまま最終結果を
目で見えるようにする反応を発現させることかできる診
断検査デバイスを提供することである。
A further object of the present invention is to provide a diagnostic testing device which, after addition of a sample, can generate a reaction that makes the final result visible, with little or no additional effort. That's true.

本発明の更なる目的は、多層を有し、かつ、反応機構を
促進するため適当な部域に抗体及び/又は抗原等の結合
物質を含むフィルタ型平面状膜から戒る検査デバイスを
提供することである。その他諸目的及び利点は、以下の
説明及び添付図面から明らかになるであろう。
A further object of the present invention is to provide a test device comprising a filter-type planar membrane having multiple layers and containing binding substances such as antibodies and/or antigens in appropriate areas to promote the reaction mechanism. That's true. Other objects and advantages will become apparent from the following description and accompanying drawings.

(課題を解決するための手段) 本発明は、多孔質材料の複合構造物であって、該構造物
の適当域内に種々の孔径を選択し、かつ液体バリヤー手
段を並置することにより液体の流路を定め、適当な材料
を選択した際に、免疫学的予期せざる液流力をもたらす
ような複合構造物を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a composite structure of porous materials that allows liquid flow by selecting various pore sizes and juxtaposing liquid barrier means within appropriate areas of the structure. The objective is to provide a composite structure that, when channeled and selected with appropriate materials, provides immunologically unexpected fluid flow forces.

固体の多孔質マトリックス上で競合的又はサンドイッチ
型の結合測定法を実施するとき、免疫測定法分野で広く
遭遇する問題が生起する。このような方法における免疫
学的反応は、数度の洗浄ステップや試薬の添加を行わぬ
と、十分迅速にも十分眼で見えるようにも生起しないこ
とが多い。更にステップを追加しても反応は役立ち得る
時間内に肉眼で見えるほどにはならないことが多い。
Problems commonly encountered in the immunoassay field arise when performing competitive or sandwich-type binding assays on solid porous matrices. Immunological reactions in such methods often do not occur sufficiently quickly or appreciably without several washing steps and addition of reagents. Even with additional steps, the response often does not become noticeable to the naked eye in a useful time.

代表的な競合的結合測定法では、外部から供給された標
識抗原が、試料の抗原と競合して外部供給の抗体と反応
する(分析対象が抗体である場合には、それに適した結
合相手が選択される)。標識抗原分子又は試料中に存在
する抗原分子の各々は、供給された抗体と反応する機会
を有し、それらの反応度が元の試料中の抗原濃度の尺度
となる。
In a typical competitive binding assay, an externally supplied labeled antigen competes with the sample antigen and reacts with an externally supplied antibody (if the analyte is an antibody, a suitable binding partner is selected). Each labeled antigen molecule or antigen molecules present in the sample has the opportunity to react with the supplied antibody, and their degree of reactivity is a measure of the antigen concentration in the original sample.

斯かる系は本発明に有用である。Such systems are useful in the present invention.

理論的には、標識抗原/抗体複合体を試料の抗原と接触
させて、該複合体から標識抗原を置換することにより競
合的測定を実施することができる。
In theory, competitive measurements can be performed by contacting a labeled antigen/antibody complex with the antigen of the sample and displacing the labeled antigen from the complex.

すなわち標識抗原/抗体複合体を固体の基材上に固定し
て該複合体を標識されていない抗原と接触させたならば
、標識抗原の置換が起こると期待される。不都合なこと
に、固体の基材が多孔質材料であるときは、前述のよう
な単なる接触では、商業ベースでの分析対象物の検出に
適した置換が常に起こるわけではない。発明者らは、簡
単な一ステップ操作で、試料抗原によって標識抗原/抗
体複合体から標識抗原を選択的に置換しく該複合体を元
々形成して斯く供給した場合)、或いは試料の分析対象
と固定化された捕捉結合相手(immobiized 
capture binding partner)と
して外部から供給された標識付き分析対象との間に効果
的な競合を生起し、斯かる反応を迅速に可視化する構造
物及び技術を知見したのである。
That is, if a labeled antigen/antibody complex is immobilized on a solid substrate and the complex is brought into contact with an unlabeled antigen, displacement of the labeled antigen is expected to occur. Unfortunately, when the solid substrate is a porous material, mere contact as described above does not always result in adequate displacement for detection of the analyte on a commercial basis. In a simple, one-step procedure, the inventors have demonstrated the ability to selectively displace labeled antigen from a labeled antigen/antibody complex by a sample antigen (if the complex was originally formed and thus provided) or by displacing the labeled antigen from the sample to be analyzed. immobilized capture binding partner
They have discovered structures and techniques that create effective competition between labeled analytes supplied externally as capture binding partners and rapidly visualize such reactions.

分析対象が前述の抗原でなく抗体である場合の該分析対
象検出系を用いるサンドイツチ法や競合的結合法等その
他の免疫測定形態も、以下の本発明の詳細な説明に示す
ように使用可能である。
Other forms of immunoassays, such as the Sand-Deutsche method or competitive binding method using the analyte detection system when the analyte is an antibody rather than the aforementioned antigen, can also be used as shown in the detailed description of the invention below. be.

要するに、この点に関しては添付図面とは係ゎりなく、
所望反応が生起する反応部域へ予かしめ定められた清流
方向で試料を迅速に吸い上げるよう、種々の孔径と液流
バリヤーを設けた構造物を提供するものである。
In short, this point has nothing to do with the attached drawings.
The purpose of the present invention is to provide a structure with various pore sizes and liquid flow barriers so that a sample can be quickly sucked up in a predetermined clear flow direction to a reaction area where a desired reaction occurs.

本発明は、最も一般的な形態として、二基上の平面状の
平らな多孔質部材を有し、それが互いにその平面状の表
面で緊密に接触した構造物を意図する。この多層デバイ
スは、−滴、三浦と言った少量の液体検査試料を、頂部
部材に設けられた試料受入れ部域上又はその内部に配し
、試料受入れ部域に隣接して配置又は形成される液流バ
リヤーの存在により、試料液を強制的に横断的(tra
nsversely)に移動させて底部部材に至らしめ
る形態をなすものである。この試料受入れ部域は、頂部
部材内の孔であってもいいし、或いは実施する検査の型
を考慮して頂部部材自身を適当に賦形又は制限したもの
であってもよい。
In its most general form, the present invention contemplates a structure having two planar flat porous members in close contact with each other on their planar surfaces. The multilayer device is configured to: - place or form a small volume of liquid test sample, such as a droplet, on or within a sample receiving area provided in the top member and adjacent to the sample receiving area; The presence of a liquid flow barrier forces the sample liquid to traverse
nsversely) to reach the bottom member. This sample-receiving area may be a hole in the top member, or it may be an appropriately shaped or limited portion of the top member itself, taking into account the type of test being performed.

このデバイスは、予かしめ定められ選択された流路に応
じて、試料液流を試料受入れ口又は予かじめ定められた
流路に沿った部域から底部部材に送出し、最終的には底
部又は頂部部材上の反応部域に強制的に流すような形態
をなすものである。
The device delivers a flow of sample fluid from the sample receiving port or from an area along the predetermined flow path to the bottom member, depending on a preswaged and selected flow path, and ultimately to the bottom member. Alternatively, it may be configured to force flow into the reaction area on the top member.

試fl液は、試料受入れ部域がらの横方向流れでなく、
頂部部材内又はその上にある試料受入れ部域から第二部
材へと横断し、がっ、頂部部材への横断流により最終的
に反応部域に到達する。普通、反応部域は頂部部材上に
配置されているが、適当な環境下にあっては底部部材に
配置されていてもよい。
The sample fluid does not flow laterally through the sample receiving area;
The flow crosses from the sample receiving area in or on the top member to the second member and finally reaches the reaction area by cross-flow to the top member. Typically, the reaction zone is located on the top member, but under appropriate circumstances it may be located on the bottom member.

部材の諸性質は、頂部部材がらの急速引張り作用及び/
又は下層部材と頂部部材との間の差吸い上げ(diff
erential wicking)特性によるポンプ
作用を発揮するよう変更することができる。試料受入れ
部域からの試料を受ける第二部材内での試料の流れも、
第二部材内の流路を、定められた空間内に強制し、がっ
、第一部材に至る流れの方向を強制するバリヤー手段に
より制限される。
The properties of the members include the rapid tensile action of the top member and/or
or the differential wicking (diff) between the bottom member and the top member.
It can be modified to exhibit a pumping action due to its erential wicking characteristics. The flow of the sample within the second member receiving the sample from the sample receiving area also includes:
The flow path within the second member is constrained by a barrier means which forces the flow path within a defined space and thus the direction of flow to the first member.

この作用により広範な可能反応及び反応部域が活性化さ
れる。例えば、試料が頂部部材を横切る横方向へは実質
的に流れないよう強制されていて、しかも横断的な流れ
が強制されている次場合、頂部部材上に滴下された試料
の分析対象物は、最終的には頂部部材上に配置される反
応部域に移動することができる。この(頂部部材上又は
底部部材上に配置された)反応部域は、試料をその上に
沈積するか、或いはそれ自身が、直接加えられた追加試
薬又は元の試料沈積と同じルートで導かれた追加試薬の
受は入れ部域となる。本発明では、試料液流を予かしめ
選択された様式で導くよう、ある定められた試料受入れ
部域をある種の液流バリヤーと並べて配置すること及び
予定された様式で反応部域で配置することが必要である
This action activates a wide range of possible reactions and reaction sites. For example, if the sample is forced not to flow substantially laterally across the top member, but transverse flow is forced, then the analyte of the sample dropped onto the top member will be It can eventually be moved to a reaction area located on the top member. This reaction zone (located on the top member or on the bottom member) may have the sample deposited thereon, or may itself be guided by additional reagents added directly or by the same route as the original sample deposit. The storage area serves as a storage area for additional reagents. The present invention involves arranging a defined sample receiving area alongside some type of liquid flow barrier and positioning the reaction area in a predetermined manner so as to direct the sample liquid flow in a preselected manner. It is necessary.

本発明のデバイスは全く広範な多様性を有する。The devices of the invention have a very wide variety.

例えば、部材自身は、検査の諸性質及び被験分析対象に
応じて親水性、疎水性の何れであってもよい。例えば、
部材の構造及び組成を適当に選択することにより、水性
又は非水試料の分析を行うことができる。有機溶剤ベー
スの材料を含む非水試料は、適当な環境下で疎水性部材
と共に使用され得る。所望ならば、本発明は水性試料に
疎水性材料を使用することも許容する。疎水性材料の例
は、ガラス繊維、ある種のナイロン、テフロン及びポリ
塩化ビニルである。親水性材料の例は、紙、ある種の酢
酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、硝酸セルロース
、ポリプロピレン、ある種のミクロガラス繊維組成物等
である。
For example, the member itself may be either hydrophilic or hydrophobic depending on the nature of the test and the analyte being tested. for example,
By appropriately selecting the structure and composition of the components, analysis of aqueous or non-aqueous samples can be performed. Non-aqueous samples containing organic solvent-based materials can be used with hydrophobic members under appropriate circumstances. If desired, the present invention also allows for the use of hydrophobic materials in aqueous samples. Examples of hydrophobic materials are glass fibers, certain nylons, Teflon and polyvinyl chloride. Examples of hydrophilic materials are paper, certain cellulose acetates, polyvinylidene fluoride, cellulose nitrate, polypropylene, certain microglass fiber compositions, and the like.

種々の多孔率(porosities )及び結合特性
を持った部材に親水性又は疎水性なる性質を組み合わさ
せると、a)水性及び非水の両試料で実施可能になるこ
と、b)一部材又は両部材上及び試料又は試薬の流路内
の種々の部域での反応物の結合及び、C〉不透過性バリ
ヤー又はスロットによる流速の杢調節(differe
ntial control)の可能性がデバイスに付
与される。
Combining hydrophilic or hydrophobic properties with components of varying porosities and bonding properties allows a) to be performed on both aqueous and non-aqueous samples, and b) to work with one or both components. Binding of reactants at various regions in the top and sample or reagent flow paths;
tial control) is given to the device.

免疫測定法の一形態では、試料を試料口に添加して、反
応物を底部又は下層部材内で水和する。
In one form of immunoassay, the sample is added to the sample port and the reactants are hydrated in the bottom or underlying member.

反応物は、酵素又はコロイド状金等の指示薬(indi
cator)に結合した競合的分析対象物である。
The reactant may be an enzyme or an indicator such as colloidal gold.
a competitive analyte bound to (cator).

結合(捕捉)抗体は、この場合は反応部域に配されてい
る。この部材は、捕捉抗体の保持を所望するならば、蛋
白質結合性としてよい。下層部材は、指示薬コンジュケ
−1−(conjugate)が配置されている域内で
は蛋白質非結合性であってもよいが、反応部域のあとの
終端部では、反応物を保持して反応部域内に拡散による
戻りを防止するため蛋白質結合性のものにすることがで
きる。
The binding (capture) antibody is in this case located in the reaction area. This member may be protein-binding if retention of the capture antibody is desired. The lower layer member may be non-protein binding in the area where the indicator conjugate is located, but at the end after the reaction area, it retains the reactant and allows it to enter the reaction area. It can be made protein-binding to prevent return due to diffusion.

別の測定法では、初めは底部部材を蛋白質結合性にし、
デバイス作製中にそれに測定用の一種以上の酵素を付着
させて試料溶液内の基質の存在を測定するようにするこ
とができる。試料は、特定の酵素と接触する下層部材を
通し、予がしめ定められたように逐次移動して生成反応
を行ない、生成物は反応部域で観察される。
In another assay, the bottom member is initially made protein-binding;
During fabrication of the device, one or more measuring enzymes can be attached to it to determine the presence of a substrate in a sample solution. The sample is sequentially moved in a predetermined manner through the lower member in contact with a specific enzyme to perform a production reaction, and the product is observed in the reaction zone.

当業者には、このデバイスで免疫測定法の多数の変法が
実施可能なることは明らかであろう。これらの変法には
、少量分析対象用の競合的測定法、サンドイッチ測定法
及び試料的反応物の直接検出か包含されるが、それらに
限定されるわけではない。このデバイスを用いて、免疫
学的方法によらないその他の測定法たとえば基質及び生
成物の検出、核酸プローブ、レクチン又はその他のりガ
ント−レセプタ対を各種指示薬系と併用することが実施
できることも明らかであろう。
It will be apparent to those skilled in the art that numerous variations of immunoassays can be performed with this device. These variations include, but are not limited to, competitive assays for low volume analytes, sandwich assays, and direct detection of sample reactants. It is also clear that this device can be used to perform other non-immunological assays such as substrate and product detection, nucleic acid probes, lectins or other Gantt-receptor pairs in conjunction with various indicator systems. Probably.

更に説明を続けると、液体試料を上層部材内又はその上
の試料部域に加えた際に、該液体は毛細管作用により下
層部材内に吸い取られる。その速度は選択された部材の
特性に関係する。ある種の環境下では、下層部材の孔径
を上層部材の孔径よりも実質的に大にして、底部部材が
ら頂部部材への帰還流のポンプ作用を促進することが好
ましい。
To further illustrate, when a liquid sample is added to the sample area in or above the upper member, the liquid is drawn up into the lower member by capillary action. The speed is related to the properties of the selected member. Under certain circumstances, it may be desirable to have the pore size of the lower member substantially larger than the pore size of the upper member to facilitate pumping of return flow from the bottom member to the top member.

試料部域の縁がバリヤー手段の設置により不透過性にさ
れているので、試料は試料受入れ部域がら横方向には移
動しないように制限されている。これらのバリヤー手段
は材料の圧縮部域、スロット、不連続部や、音波形成又
は熱形成によるバリヤー等であり、当該技術分野で知ら
れている全てのものが含まれる。
The edges of the sample area are made impermeable by the provision of barrier means so that the sample is restricted from moving laterally out of the sample receiving area. These barrier means include compressed areas of material, slots, discontinuities, sonic or thermoformed barriers, and the like, all known in the art.

液は一旦下層部材に入ると、横方向及び横断的に移動し
、下層部材内に設置されて液流が頂部部材へと上方に戻
って反応部域の試薬等と接触するよう並置された不透過
バリヤーと接触するに至る。
Once the liquid enters the lower member, it moves laterally and transversely, and a juxtaposed unit located within the lower member directs the liquid flow back up to the top member and into contact with the reagents, etc. in the reaction zone. Comes into contact with the permeation barrier.

反応部域は、関心ある分析対象(又は基質〉の検出に有
用な指示薬系要素を含んでよい。所望ならば、これに加
え、反応部域を下層部材内に配置し、頂部部材を反応部
域を通過した反応物及び試料の蓄積用の遠隔部域に供し
てもよい。
The reaction zone may include an indicator system element useful for detecting the analyte (or substrate) of interest. If desired, the reaction zone may additionally be disposed within the lower member and the top member disposed within the reaction zone. A remote area may be provided for the accumulation of reactants and samples that have passed through the area.

例えば、競合的免疫測定法を実施する好適態様では、反
応部域が関心ある分析対象に対する抗体〈捕捉抗体)を
含有し、前記の抗体が共有結合又はその他の様式で上層
部材に結合していると便利である。この点に関し所望な
らば、頂部部材として蛋白質結合型の部材を選択して、
抗体の結合を促進させてもよい。関心ある分析対象に指
示薬分子が結合したコンジュゲートが選択される。好適
なコンジュゲートは、可能ならば分析対象がコロイド状
金に直接結合したもの、或いは分析対象が金と結合でき
ないか結合性に乏しい場合には、分析対象か担体分子に
結合したものである。コロイド状金は、特有の赤っぽい
色のため診断法には周知の試薬である。担体分子として
は、例えば天然若しくは合成の蛋白質又はその他の巨大
分子、例えばBSA 、ポリL−リジン、ポリサッカラ
イド、ヒストン、カゼイン、セイヨウワサビペルオキシ
ターゼ等が使用される。コンシュケートは、受入れ部域
に加えるに先立って試料に混合されるか、或いはデバイ
ス内の反応部域より前の予かじめ定められた液流路内の
どこかに置かれる。試料中の分析対象がコロイド状金に
付着した分析対象と同族であるならば、捕捉抗体を求め
て反応部域で分析対象物−金コンシュゲートと競合する
であろう。
For example, in a preferred embodiment for carrying out a competitive immunoassay, the reaction region contains an antibody directed against the analyte of interest (capture antibody), said antibody being covalently or otherwise bound to the overlying member. It is convenient. If desired in this regard, a protein-bound member may be selected as the top member;
Antibody binding may be promoted. A conjugate is selected that has an indicator molecule attached to the analyte of interest. Suitable conjugates are those in which the analyte is bound directly to colloidal gold, if possible, or, if the analyte is unable or poorly bound to gold, the analyte is bound to a carrier molecule. Colloidal gold is a well-known reagent for diagnostics because of its characteristic reddish color. As carrier molecules, use may be made, for example, of natural or synthetic proteins or other macromolecules, such as BSA, poly-L-lysine, polysaccharides, histones, casein, horseradish peroxidase, and the like. The consinate may be mixed with the sample prior to addition to the receiving zone, or it may be placed somewhere within a predetermined liquid flow path within the device prior to the reaction zone. If the analyte in the sample is homologous to the analyte attached to the colloidal gold, it will compete with the analyte-gold conjugate in the reaction zone for the capture antibody.

測定条件を考慮して、抗原/分析対象物−金コンジュゲ
ートの濃度を適当に選択すれば、分析対象物−金のコン
ジュゲートは、試料中の分析対象との競合において負け
、捕捉抗体に結合したコンジスゲートは残らないであろ
う。反応部域での金の集積がないことから、反応が裏付
けられる。しかして、反応部域に色変化が無いこと(す
なわちコンシュケートの不在〉により正反応か示される
If the concentration of antigen/analyte-gold conjugate is chosen appropriately, taking into account the measurement conditions, the analyte-gold conjugate will outcompete with the analyte in the sample and bind to the capture antibody. There will be no remaining condisgates. The reaction is confirmed by the absence of gold accumulation in the reaction zone. Thus, a positive reaction is indicated by the absence of a color change in the reaction zone (i.e., absence of consequents).

この反応は、通常、競合的結合測定法と称され、本発明
のデバイスで実施される代表的なものである。その他の
形態のものも、以下で説明するものと同様に使用可能で
ある。
This reaction is commonly referred to as a competitive binding assay and is typical of what is performed in the devices of the present invention. Other forms can also be used as well as those described below.

以下は、本発明を更によく理解できるよう考慮して提示
した図面の概要説明である。
The following is a brief description of the drawings, which are presented in consideration for a better understanding of the invention.

第1図は、本発明デバイスの第2図A−A面で切断した
断面図である。第2図は、円形で示した本発明デバイス
の一実施態様である。第3図は、第1図のデバイスで検
査液を操作して作用させた後の本発明デバイスである。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the device of the present invention taken along the plane AA in FIG. 2. FIG. 2 is an embodiment of the device of the invention shown in a circular shape. FIG. 3 shows the device of the present invention after the test liquid has been manipulated and acted upon in the device of FIG.

第4図は本発明のデバイスの他の実施態様の上面図であ
る。
FIG. 4 is a top view of another embodiment of the device of the invention.

第1図は、本発明に係る二層デバイス10を示すもので
あり、第2図のA−A切断面を示す。四反応部域のうち
の二層が示されている。上層(第一の多孔質材料層)2
0には、試料口(試料受は入れ部域)16があり、下層
11(第二の多孔質材料層)に20と部材11は同一若
しくは相異なる材料であってよく、同一若しくは相異な
る多孔性を有し、および/または同一若しくは相異なる
吸い上げ作用を有する。本発明の一好適実施態様では、
底層の孔径は上層部材の孔径の約5乃至10倍あり、上
層部材の孔径は0.2−0.75ミクロン範囲である。
FIG. 1 shows a two-layer device 10 according to the present invention, taken along the line AA in FIG. Two of the four reaction zones are shown. Upper layer (first porous material layer) 2
0 has a sample opening (sample receiving area) 16, and the lower layer 11 (second porous material layer) 20 and the member 11 may be made of the same or different materials, and have the same or different porous holes. and/or have the same or different wicking action. In one preferred embodiment of the invention,
The pore size of the bottom layer is about 5 to 10 times the pore size of the top layer member, and the pore size of the top layer member is in the range of 0.2-0.75 microns.

孔径の大きさに関しては、大きなものでも液がそこに溜
るほど大であってはならない。孔径か大きすきてそのよ
うな状態にあると、所望のポンプ作用か得られなくなる
からである。極めて望ましい孔径は、試料を試料口から
下層部材に「押し込み」、引き続き(後で説明するよう
に〉該液を下層部材から第一部材に戻し上げるような孔
径である。
Regarding the size of the pores, even if they are large, they should not be so large that liquid will accumulate in them. This is because if the pores are too large and in such a state, the desired pumping action cannot be obtained. A highly desirable pore size is one that "pushes" the sample through the sample port into the lower member and subsequently (as explained below) draws the liquid back from the lower member into the first member.

部材11と20はバリヤー(液体バリヤー手段)13a
と13bとを備えており、これらバリヤーは一般に製造
プロセス時に溶接により、或いはスロット、不連続部分
等を形成することにより添入される。
Members 11 and 20 are barrier (liquid barrier means) 13a
and 13b, and these barriers are typically added during the manufacturing process by welding or by forming slots, discontinuities, etc.

バリヤー13bは、追加のりサーバー室を付与するよう
形成され、所望のりザーバーサイズに応じた任意選択要
素である。バリヤー13cも任意選択要素であり、実際
、バリヤー13だけで普通は十分である。しかしながら
、検査の動力学とデバイス径との関係から、上行液流を
試料受は入れ部域から若干前れた点で頂部部材に導くこ
とが望ましいような場合がある。そのような場合には、
バリヤー13cが設けられ、界面14aは所望により不
透過性或いは透過性にされる。
Barrier 13b is formed to provide additional glue reservoir room and is an optional element depending on the desired glue reservoir size. Barrier 13c is also an optional element; in fact, barrier 13 alone is usually sufficient. However, due to test dynamics and device diameter considerations, it may be desirable to direct the ascending liquid flow into the top member at a point slightly forward of the sample receiving area. In such cases,
A barrier 13c is provided and the interface 14a is made impermeable or permeable as desired.

部材20上には反応部域15があり、実施予定の最終検
査に従い、かつ、それを考慮して配された各種反応物を
含有する。第2図に示すように、これらの反応部域は2
個所以上あり、同一試料からの同一若しくは相異なる分
析対象に供されるか、或いは対照用に供される。デバイ
スIOは抗体または抗原をもっていてもよいが2本願の
論議においては、共有結合又はその他の物理的乃至化学
的結合により部材10に抗体17が結合したものが好ま
しい。
On the member 20 is a reaction zone 15 containing various reactants arranged according to and with consideration for the final test to be performed. As shown in Figure 2, these reaction areas are divided into two
There are two or more locations, and they are used for the same or different analysis targets from the same sample, or for controls. Although the device IO may have antibodies or antigens, for the purposes of this discussion it is preferred that the antibody 17 be bound to the member 10 by a covalent bond or other physical or chemical bond.

部材11にはAu−で示したコロイド状金のコンジュゲ
ート18又は抗体17に特異的で、それと反応する抗原
に接合されたその他の指示薬系が準備されている。すな
わち、すぐに使える完成された複合形態には、反応部域
15の前でデバイス流路内に添入される抗原に対する金
(またはその他の指示薬系)のコンジュゲート18があ
る。別法として、コンジュゲートをデバイスに添入する
代わりに、それを試料と混合して試料/コンジュゲート
混合物を反応部域15に至る流路に流してもよい。
The member 11 is provided with a colloidal gold conjugate 18 designated Au- or other indicator system conjugated to an antigen specific for and reactive with the antibody 17. That is, the completed, ready-to-use complex form has a conjugate 18 of gold (or other indicator system) to antigen that is loaded into the device flow path in front of the reaction zone 15. Alternatively, instead of loading the conjugate into the device, it may be mixed with the sample and the sample/conjugate mixture flowed into the flow path leading to the reaction zone 15.

金の代わりに、所与分析対象に最良の反応様式に応じて
、酵素、蛍光剤、ラテックスビード、ルシフェラーゼ、
化学ルミネセンス剤等のその他の検出系が免疫測定法に
使用される。
Instead of gold, enzymes, fluorescent agents, latex beads, luciferase,
Other detection systems such as chemiluminescent agents are used in immunoassays.

使用時に、液体試料を試料口16に滴下し、試料を部材
11内部に拡散させてコンジュゲート18と混合する。
In use, a liquid sample is dropped into the sample port 16 and the sample diffuses into the member 11 to mix with the conjugate 18.

横方向流れはバリヤー13により妨げられ、このバリヤ
ーは試料の流れを第二部材に導く。第二部材に到達する
と液は横方向に導がれ、バリヤー(例えば13a )に
到達するが、或いはそれ以上いけないところまで行き、
コンジュゲート18と混合されて部材20内に「引っ張
り」込まれる。次に、この混合物は反応部域15に移動
する。反応部域15では、試料が指示薬系に接合された
抗原対応の分析対象物を含有するならば、抗体17との
反応でコンジュゲートと競合するであろう。試料に斯が
る抗原が含まれない場合には、抗体17を除いて反応部
域15での唯一の反応物はコンジュゲートであり、これ
が反応して色変化を示すであろう。試料に関連抗原が含
まれる場合、15での反応は殆ど斯かる抗原の存在に基
づくものであろう。デバイスの製作時に選択されるコン
シュケートと抗体17との濃度は、試料の分析対象物の
普通に出合う濃度でよく反応するよう慎重に調整されて
いるからである。
Lateral flow is impeded by barrier 13, which directs the flow of sample to the second member. Upon reaching the second member, the liquid is directed laterally until it reaches a barrier (e.g. 13a) or no further;
It is mixed with conjugate 18 and "pulled" into member 20. This mixture then moves to reaction zone 15. In reaction zone 15, if the sample contains an analyte corresponding to the antigen conjugated to the indicator system, it will compete with the conjugate for reaction with antibody 17. If the sample does not contain such an antigen, the only reactant in reaction area 15, other than antibody 17, will be the conjugate, which will react and exhibit a color change. If the sample contains the relevant antigen, the reaction at 15 will be largely due to the presence of such antigen. This is because the concentrations of consequate and antibody 17 selected during device fabrication are carefully adjusted to react well with the commonly encountered concentrations of the sample analyte.

すなわち、正の結果は色変化無しで示される。例えば第
3図では、斯かる結果が抗体17に結合した試料として
”S”で示されている。この金/抗原複れ、部材20及
び11に到達する。所望ならば、実施中の検査の機能と
してどの程度のリザーバ空間を必要とするかによって部
材11に追加のリザーバ室を設ける。か、あるいは部材
20を横方向に拡張するかによって、より大容量のリザ
ーバタイプの部材が容易に供給される。また、吸収性部
材のリザーバを部材20と並置してもよい。
That is, positive results are shown with no color change. For example, in FIG. 3, such results are indicated by "S" for the sample bound to antibody 17. This gold/antigen complex reaches members 20 and 11. If desired, additional reservoir chambers may be provided in member 11 depending on how much reservoir space is required as a function of the test being performed. Larger capacity reservoir-type members are easily provided by expanding the member 20 laterally. Additionally, a reservoir of absorbent material may be juxtaposed with member 20.

試料添加のあと、第3図で示されるように、反応部域に
隣接する指示薬抗原複合体が更に除去されるよう、洗浄
溶液を加えて試料を反応部域から更に遠ざけることが望
ましい。もっとも、多くの場合その必要はない。
After sample addition, it is desirable to add a wash solution to further move the sample away from the reaction zone so that indicator antigen complexes adjacent to the reaction zone are further removed, as shown in FIG. However, in many cases this is not necessary.

例えば第4図に示すように、反応デバイスに、金又は指
示薬系の反応部域15からの移動が不明確なので覗き窓
を備えると、反応部域15の色変化だけを観察すればよ
い。試料が分析対象物を含有する場合に透明スポットの
可視化を可能とするよう洗浄材料又は試料は十分な量加
えられる。
For example, as shown in FIG. 4, if the reaction device is equipped with a viewing window because the movement of the gold or indicator system from the reaction area 15 is unclear, it is only necessary to observe the color change in the reaction area 15. A sufficient amount of wash material or sample is added to allow visualization of the clear spot if the sample contains the analyte.

第2図は円形のものを示しているが、長方形・十字形等
いかなる形状のものでもよい。加えて、反応部域または
試料受は入れ口は一個所に制限されるわけではなく、何
れが又は双方とも各種・複数のものが適用され得るし、
各種分析対象検出用の反応物が適用される。
Although FIG. 2 shows a circular shape, it may be of any shape such as a rectangle or a cross. In addition, the reaction area or the sample receiver is not limited to one inlet, and various or multiple inlets may be applied to either or both.
Reactants for detecting various analytes are applied.

部材用の材料については、頂部部材用には約0゜2乃至
0.75ミクロンの孔径をもった、下層部材では3−5
ミクロンの孔径をもった、ポリフッ化ビニリテンがとり
わけ良好である。酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポ
リプロピレン、ある種のミクロガラス繊維組成物等その
他の各種材料も使用できる。
The material for the parts is approximately 0°2 to 0.75 micron pore size for the top part and 3-5 microns for the bottom part.
Polyvinyritene fluoride with micron pore size is particularly suitable. A variety of other materials can also be used, such as cellulose acetate, cellulose nitrate, polypropylene, and certain microglass fiber compositions.

検出対象が抗原であり、反応部域15での免疫試薬が抗
体であり、18の指示薬系が、抗体と結合する抗原に複
合した金である場合での競合的結合測定法を引用して以
上の説明を行ってきたが、本発にサンドイツチ法を用い
るような分析対象としての抗原または抗体の検出にも適
当である。例えば、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(hC
G)の免疫測定では、抗−ベータhCGに接合した金が
18の底層部材内に配され(第1図〉、抗−アルファh
CG  (捕捉Ab)は上層部材の反応部域15に共有
結合又はその他の様式で結合される。試料がhCGを含
むならば、hCG金/金体抗体コンジュゲーデーし、複
合体の試料hCG部が捕捉抗体(17)に結合する反応
部域15に移動し、反応部域15で正の結果を示す赤色
を呈する。hccが試料に不在の場合、結合して金−抗
ベータhCG複合体となるhCGが無い。複合体は捕捉
抗体17とは結合せず、その代わり反応部域を通過して
部材20及び/又は部材11の離れた場所(例えば部材
20上の12)に移動する。
The above is based on a competitive binding assay in which the detection target is an antigen, the immunoreagent in the reaction area 15 is an antibody, and the indicator system 18 is gold complexed with an antigen that binds to the antibody. Although this method has been described above, it is also suitable for detecting antigens or antibodies as an analysis target using the Sand-Deutsch method. For example, human chorionic gonadotropin (hC)
In the immunoassay of G), gold conjugated to anti-beta hCG was placed in the bottom layer member of 18 (Fig. 1) and anti-alpha hCG.
The CG (capture Ab) is covalently or otherwise bound to the reaction region 15 of the upper layer member. If the sample contains hCG, the hCG gold/gold body antibody conjugate moves to the reaction zone 15 where the sample hCG portion of the complex binds to the capture antibody (17), resulting in a positive result in the reaction zone 15. It exhibits a red color indicating. If hcc is absent from the sample, there is no hCG to bind into the gold-anti-beta hCG complex. The complex does not bind to capture antibody 17, but instead moves through the reaction zone to a remote location on member 20 and/or member 11 (eg, 12 on member 20).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明デバイスの第2図をA−A面で切断し
た断面図である。第2図は、円形で示した本発明デバイ
スの一実施態様である。第3図は、第1図のデバイスで
検査液を操作して作用させた後の本発明デバイスである
。第4図は本発明のデバイスの他の実施態様の上面図で
ある。 符号の説明 10−一接合デバイス、11−第二の多孔質材料層、1
3.13a、13b、13cm−液体バリヤー手段、1
5−反応部域、16−試料受は入れ部域、20−第一の
多孔質材第 l ロ 第 3 ロ 第 2TB 第 4 習 手 絞 補 正 1、事件の表示 平成2年特許顆第69524号 2、発明の名称 液中物質測定用複合デバイス 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 インコーホレーテッド 4、代理人
FIG. 1 is a cross-sectional view of the device of the present invention taken along the line AA in FIG. 2. FIG. 2 is an embodiment of the device of the invention shown in a circular shape. FIG. 3 shows the device of the present invention after the test liquid has been manipulated and acted upon in the device of FIG. FIG. 4 is a top view of another embodiment of the device of the invention. Description of symbols 10 - one junction device, 11 - second porous material layer, 1
3.13a, 13b, 13cm - liquid barrier means, 1
5-Reaction area, 16-Sample receiving area, 20-First porous material No. 1 B No. 3 B No. 2TB No. 4 Shuite-shrinking amendment 1, Indication of the case 1990 Patent No. 69524 2. Name of the invention Composite device for measuring substances in liquid 3. Relationship with the person making the amendment Patent applicant address Incorporated 4. Agent

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、液中諸成分の存在を検出又は測定するための複合デ
バイスであって、互いに接触する少なくとも第一及び第
二の多孔質材料層、前記デバイス内の一以上の試料受け
入れ部域及び、前記第二層とその中の液流路を経由し且
つ前記層内に配置される液体バリヤー手段により区切ら
れ、それにより試料部域に置かれた液が一部材から他部
材に沿って反応部域に移送されるような前記層を通して
前記の試料受け入れ部域に通じている一以上の反応部域
の組み合わせから成る複合デバイス。 2、多孔質材料が平らで平面状をなす請求項1記載のデ
バイス。 3、多孔質材料がナイロン、テフロン、ガラス繊維、ポ
リ塩化ビニル、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン
、硝酸セルロース又はポリプロピレンである請求項2記
載のデバイス。 4、各層が疎水性であるか、各層が親水性であるか、又
は何れかの層が疎水性であって他方の層が親水性である
請求項2記載のデバイス。 5、試料受け入れ部域が第一層上にある請求項2記載の
デバイス。 6、反応部域が第二層上にある請求項5記載のデバイス
。 7、反応部域が第一層上にある請求項5記載のデバイス
。 8、反応部域が、液体の一種以上の免疫学的成分を測定
するためのものである請求項1記載のデバイス。 9、複数の反応部域が存在する請求項8記載のデバイス
。 10、反応部域に測定対象の免疫学的成分の接合相手が
存在する請求項8記載のデバイス。 11、免疫学的結合相手が抗体であり、かつ、測定対象
の成分が抗原である請求項10記載のデバイス。 12、反応部域より前の液体流路内の前記第二層内に、
測定対象成分に対応する抗原が存在し、該抗原が指示薬
系に接合されている請求項11記載のデバイス。 13、指示薬系がコロイド状の金である請求項12記載
のデバイス。 14、反応部域より前の液体流路内の前記第二層内に、
測定対象の抗原と反応する抗体が存在し、該抗体が指示
薬系に接合されている請求項11記載のデバイス。 15、指示薬系がコロイド状の金である請求項14記載
のデバイス。 16、バリヤーがスロット、不連続部、溶接又は圧縮部
域であり、かつ、流れの方向と速度を調節するよう液体
流路内に配置されている請求項1記載のデバイス。 17、前記デバイス内の反応部域より前の液体流路内に
反応物が存在し、それにより前記流路に沿って十分量の
液が流れた際に前記反応物が前記反応部域に配送される
請求項1記載のデバイス。 18、各層が蛋白質結合性であるか、各層が蛋白質非結
合性であるか、又は何れかの層が蛋白質結合性であって
他方の層が蛋白質非結合性である請求項16記載のデバ
イス。 19、一層が同一若しくは相異なる多孔率と吸い上げ作
用とを有する請求項16記載のデバイス。
[Claims] 1. A composite device for detecting or measuring the presence of various components in a liquid, comprising at least first and second porous material layers in contact with each other, and one or more samples within the device. a receiving area and a liquid barrier means disposed within said second layer and via said second layer, whereby liquid placed in said sample area is transferred from one member to another. A composite device consisting of a combination of one or more reaction zones communicating with said sample receiving zone through said layer such that said sample receiving zone is transported along said layer. 2. The device of claim 1, wherein the porous material is flat and planar. 3. The device according to claim 2, wherein the porous material is nylon, Teflon, glass fiber, polyvinyl chloride, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, cellulose nitrate or polypropylene. 4. The device of claim 2, wherein each layer is hydrophobic, each layer is hydrophilic, or one layer is hydrophobic and the other layer is hydrophilic. 5. The device of claim 2, wherein the sample receiving area is on the first layer. 6. The device of claim 5, wherein the reaction zone is on the second layer. 7. The device of claim 5, wherein the reaction zone is on the first layer. 8. The device of claim 1, wherein the reaction area is for measuring one or more immunological components of a liquid. 9. The device of claim 8, wherein there are multiple reaction zones. 10. The device according to claim 8, wherein a conjugate of the immunological component to be measured is present in the reaction region. 11. The device according to claim 10, wherein the immunological binding partner is an antibody and the component to be measured is an antigen. 12. In the second layer in the liquid flow path before the reaction zone,
12. The device according to claim 11, wherein an antigen corresponding to the component to be measured is present, and the antigen is conjugated to an indicator system. 13. The device of claim 12, wherein the indicator system is colloidal gold. 14. In the second layer in the liquid flow path before the reaction zone,
12. The device according to claim 11, wherein an antibody that reacts with the antigen to be measured is present, and the antibody is conjugated to an indicator system. 15. The device of claim 14, wherein the indicator system is colloidal gold. 16. The device of claim 1, wherein the barrier is a slot, discontinuity, weld, or compressed area and is positioned within the liquid flow path to adjust the direction and velocity of flow. 17. A reactant is present in a liquid flow path prior to a reaction zone in the device, so that when a sufficient amount of liquid flows along the flow path, the reactant is delivered to the reaction zone. 2. The device of claim 1. 18. The device of claim 16, wherein each layer is protein binding, each layer is protein non-binding, or one layer is protein binding and the other layer is protein non-binding. 19. A device according to claim 16, wherein the layers have the same or different porosity and wicking action.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05273211A (en) * 1992-01-31 1993-10-22 Boehringer Mannheim Gmbh Analytical element for immunoassay
JPH05281231A (en) * 1992-01-31 1993-10-29 Boehringer Mannheim Gmbh Analytical element for immunoassay

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JPH05273211A (en) * 1992-01-31 1993-10-22 Boehringer Mannheim Gmbh Analytical element for immunoassay
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